2.3.2. Окисление в сухом и влажном кислороде. Зависимость скорости окисления от технологических параметров.

Схематично вид установки для термического окисления показан на рис.2.3. Для проведения процесса термического окисления кремниевые пластины устанавливают вертикально в кварцевую лодочку, которую затем помещают в кварцевую трубу, находящуюся внутри трубчатой печи. Через трубу пропускают инертный газ-носитель с добавкой окисляющего реагента –кислорода или паров воды- и нагревают пластины кремния до необходимой температуры (обычно 900-1200^оС).

Рис. 2.3. Схема технологической установки окисления

Скорость окисления во «влажном» кислороде (с добавлением паров H₂O) существенно выше, чем в «сухом». Для получения влажного кислорода применяется барботажный метод. Газ-носитель (обычно это инертный газ аргон) пропускают через водяной барботер, вода в котором нагрета до Т = 95^оС. Такая температура соответствует давлению водяных паров ~85·10³ Па. Сухой и очищенный от примесей кислород пропускают через водяную баню, где он насыщается горячими водяными парами, и затем подают его в рабочую камеру. Содержание влаги в потоке кислорода определяется температурой водяной бани и скоростью потока кислорода. Так как скорость образования оксидного слоя в парах воды значительно выше, чем в сухом кислороде, то скорость процесса окисления кремния зависит от содержания влаги в потоке кислорода. Основным достоинством данного метода является то, что он позволяет легко изменять концентрацию паров воды в потоке кислорода и варьировать скорость окисления от значения, соответствующего 100%-ному содержанию кислорода, до значения, соответствующего 100%-ному содержанию паров воды.

Получение влажного кислорода может также проводиться пирогенным способом , при котором образование паров воды проводиться при сжигании Н₂ в атмосфере кислорода. Пирогенный метод гарантирует получение паров воды высокой чистоты.

Сравнение модели, предложенной Дилом и Гроувом, с экспериментальными данными показывает хорошее совпадение для окисления как во влажном так и в сухом кислороде. Указанная модель не применима для описания начальной стадии окисления (для t << τ). Для сухого окисления Si подложки р-типа ориентацией (111) при температурах Т = 800-1200^оС значения А, В, В/А, τ показаны в табл.2.2

Таблица 2.2.

Значения констант линейного и параболического роста для сухого о2

Т, оС	А, мкм	В, мкм2/час	В/А, мкм/час	τ, час
1200 1100 100 920 800	0,040 0,090 0,165 0,235 0,370	0,045 0,027 0,0017 0,0049 0,0011	1,12 0,30 0,071 0,021 0,003	0,027 0,076 0,37 1,4 9,0

Для окисления во влажном кислороде при нормальном давлении водяных паров (85·10³ Па) значения соответствующих параметров приведены в табл.2.3.

Таблица 2.3.